摘要：茂金屬聚乙烯（mPE）具有良好的力學(xué)韌性以及減薄性能，在薄膜生產(chǎn)中具有重要作用，為工業(yè)包裝、食品行業(yè)、個(gè)人護(hù)理等領(lǐng)域提供了高性能、易加工、輕量化的解決方案。本文結(jié)合茂金屬聚乙烯的發(fā)展歷程，重點(diǎn)分析了我國(guó)茂金屬聚乙烯行業(yè)生產(chǎn)工藝、產(chǎn)業(yè)技術(shù)難點(diǎn)、產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

茂金屬催化劑始于20世紀(jì)50年代初期，美國(guó)學(xué)者首次發(fā)現(xiàn)茂金屬配合物——二茂鐵，隨后相繼制備了茂鈦、茂鋯等茂金屬，用于乙烯聚合，但是發(fā)展速度較為緩慢。直至20世紀(jì)80年代，德國(guó)漢堡大學(xué)相關(guān)學(xué)者運(yùn)用茂金屬催化劑體系制備聚乙烯，發(fā)現(xiàn)活性較高，比普通催化劑的高十幾倍。隨著茂金屬催化劑的合成，一批具有新型結(jié)構(gòu)的聚合物應(yīng)運(yùn)而生。

全球茂金屬聚乙烯市場(chǎng)熱度不減，到2025年預(yù)計(jì)我國(guó)m-LLDPE市場(chǎng)需求量將達(dá)到500萬(wàn)噸

茂金屬聚乙烯是一種高性能聚合物材料，是推動(dòng)高分子工業(yè)發(fā)展的重要?jiǎng)恿ΑＨ蚍秶鷣?lái)看，茂金屬聚乙烯實(shí)體化發(fā)展較快，在茂金屬聚乙烯產(chǎn)品消費(fèi)中，下游需求集中在工業(yè)包裝材料以及食品包裝膜上，制品包括纏繞拉伸薄膜、固體包裝袋、液體包裝袋、農(nóng)膜等，相關(guān)數(shù)據(jù)表明，市場(chǎng)占比分別是47%、28%、15%、3%，詳情請(qǐng)見(jiàn)圖1。隨著工業(yè)科技水平的不斷進(jìn)步，茂金屬聚乙烯消費(fèi)領(lǐng)域不斷拓展，導(dǎo)致茂金屬聚乙烯消費(fèi)量不斷擴(kuò)大。數(shù)據(jù)顯示，全球茂金屬聚乙烯消費(fèi)量從2012年的1318.7萬(wàn)噸增長(zhǎng)到2017年的1452.1萬(wàn)噸，年度復(fù)合增長(zhǎng)率為1.95%。其中，歐洲以及北美是主要消費(fèi)區(qū)，我國(guó)m-LLDPE的市場(chǎng)需求也不斷增多，年度增長(zhǎng)率為30%，到2025年，預(yù)計(jì)我國(guó)m-LLDPE市場(chǎng)需求量將達(dá)到500萬(wàn)噸。隨著薄膜市場(chǎng)的增長(zhǎng)，下游將需要更多的茂金屬聚乙烯，在未來(lái)，我國(guó)茂金屬聚乙烯行業(yè)具有巨大的市場(chǎng)潛力。

圖1 茂金屬聚乙烯市場(chǎng)應(yīng)用占比情況

（資料來(lái)源：公開(kāi)數(shù)據(jù)整理）

我國(guó)茂金屬聚乙烯主要生產(chǎn)工藝是Unipol氣相流化床工藝和茂金屬加合催化劑技術(shù)，技術(shù)優(yōu)勢(shì)各有千秋

目前，我國(guó)茂金屬聚乙烯生產(chǎn)企業(yè)的主要工藝有美國(guó)Univation公司的Unipol氣相流化床工藝和中國(guó)石化北京化工研究院研制的茂金屬加合催化劑技術(shù)。其中，氣相流化床工藝產(chǎn)品主要運(yùn)用于注塑、拉絲、吹膜、管材等，該工藝具備操作彈性大、安全性高、可靠性高、環(huán)境友好等特點(diǎn)。具體工藝流程:以乙烯作為單體，可使用Cr系催化劑、茂金屬催化劑、PRODIGY系列雙峰催化劑等。乙烯、共聚單體在流化床反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行陰離子配位聚合，生成聚乙烯。載體型鈦、雙峰、茂金屬或鉻催化劑不斷加到反應(yīng)器中，由循環(huán)氣提供反應(yīng)熱，同時(shí)粉料產(chǎn)品不斷撤出反應(yīng)器，而后產(chǎn)品經(jīng)過(guò)脫氣后進(jìn)行造粒，具體流程請(qǐng)見(jiàn)圖2。中國(guó)石化北京化工研究院研制的茂金屬加合催化劑技術(shù)簡(jiǎn)便，產(chǎn)品收率高，無(wú)需分離提純。該技術(shù)的獨(dú)到之處在于催化劑具有新穎的結(jié)構(gòu)組成，三組分通過(guò)相互作用有機(jī)的結(jié)合，而不是簡(jiǎn)單的混合，產(chǎn)品表現(xiàn)出良好的催化性能。

圖2 Unipol氣相流化床工藝流程

（資料來(lái)源：中國(guó)知網(wǎng)）

加強(qiáng)茂金屬催化劑活性、降低成本、開(kāi)發(fā)新型聚合設(shè)備及工藝等均是我國(guó)茂金屬聚乙烯行業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化批量生產(chǎn)亟待解決的問(wèn)題

目前，我國(guó)茂金屬聚乙烯已經(jīng)具備一定的產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)，但是在提升市場(chǎng)規(guī)模、提高自給率等方面仍存在發(fā)展空間。我國(guó)茂金屬聚乙烯行業(yè)發(fā)展起步較晚，工業(yè)基礎(chǔ)較為薄弱，行業(yè)化核心技術(shù)較發(fā)達(dá)國(guó)家相比存在差異。隨著茂金屬聚乙烯需求的不斷增多，我國(guó)茂金屬聚乙烯行業(yè)供應(yīng)仍然存在缺口。在茂金屬聚乙烯領(lǐng)域，仍需要通過(guò)催化劑以及關(guān)鍵原料技術(shù)的突破，降低生產(chǎn)成本，推動(dòng)行業(yè)批量生產(chǎn)。我國(guó)茂金屬聚乙烯行業(yè)正處于高速發(fā)展階段，為促使茂金屬聚乙烯成為取代其他產(chǎn)品的市場(chǎng)主力，不僅需要在現(xiàn)有工業(yè)裝置上加以改進(jìn)，還需要降低成本。茂金屬聚乙烯由于其具有特殊的分子量分布以及組成分布，導(dǎo)致其加工工藝以及設(shè)備與其他傳統(tǒng)材料有所不同。茂金屬聚乙烯產(chǎn)業(yè)屬于技術(shù)壁壘高、技術(shù)密集型行業(yè)，在生產(chǎn)過(guò)程中，需要嚴(yán)格控制工藝條件以及設(shè)備的正常運(yùn)行，以達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的效果。近年來(lái)，我國(guó)在茂金屬聚乙烯領(lǐng)域的投入力度不斷加大，國(guó)內(nèi)企業(yè)在茂金屬研發(fā)以及茂金屬聚乙烯產(chǎn)品新牌號(hào)的生產(chǎn)方面取得了較大的進(jìn)步?，F(xiàn)階段為實(shí)現(xiàn)我國(guó)茂金屬聚乙烯產(chǎn)業(yè)化批量生產(chǎn)，仍需提高催化劑活性和降低成本等方面做出努力，一方面，需要圍繞茂金屬催化劑的催化劑負(fù)載化、主/助催化劑、催化劑載體等方面開(kāi)展大量研發(fā)工作。另一方面，還需要促使茂金屬聚乙烯在性能優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，通過(guò)降低成本提高產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)。此外，在仍需加強(qiáng)聚合反應(yīng)工程的研究，如何在現(xiàn)有的聚乙烯生產(chǎn)裝置上制備合格的茂金屬聚乙烯，開(kāi)發(fā)新型聚合設(shè)備及工藝等，都是亟待解決的問(wèn)題。

結(jié)語(yǔ)

茂金屬聚乙烯一種高性能聚合物材料，在薄膜生產(chǎn)中具有重要作用。隨著薄膜市場(chǎng)的增長(zhǎng)，下游將需要更多的茂金屬聚乙烯，在未來(lái)，我國(guó)茂金屬聚乙烯行業(yè)具有巨大的市場(chǎng)潛力。盡管下游需求巨大，我國(guó)茂金屬聚乙烯產(chǎn)品自給率不高。近年來(lái)，隨著我國(guó)在茂金屬聚乙烯領(lǐng)域的投入力度不斷加大，國(guó)內(nèi)企業(yè)在茂金屬研發(fā)以及茂金屬聚乙烯產(chǎn)品新牌號(hào)的生產(chǎn)方面取得了較大的進(jìn)步。茂金屬聚乙烯國(guó)內(nèi)企業(yè)主流生產(chǎn)工藝有引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的Unipol氣相流化床工藝和國(guó)內(nèi)中國(guó)石化北京化工研究院研制的茂金屬加合催化劑技術(shù)，技術(shù)優(yōu)勢(shì)各有不同。雖然茂金屬聚乙烯行業(yè)具備一定的產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)，但是現(xiàn)階段仍需為實(shí)現(xiàn)我國(guó)茂金屬聚乙烯產(chǎn)業(yè)化批量生產(chǎn)而努力。近年來(lái)，隨著國(guó)家相關(guān)部門、石化企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)對(duì)茂金屬聚乙烯研發(fā)的重視，相信在未來(lái)，高端茂金屬聚乙烯產(chǎn)品打破技術(shù)壁壘，早日實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代指日可待。